ES2910899A1

ES2910899A1 - Aparato electronico de limpieza y/o desinfeccion con medios de medicion inercial (imu) y metodo para operarlo

Info

Publication number: ES2910899A1
Application number: ES202031145A
Authority: ES
Inventors: Avila César Orts; Avila José Orts
Original assignee: Cecotec Research and Development SL
Current assignee: Cecotec Research and Development SL
Priority date: 2020-11-13
Filing date: 2020-11-13
Publication date: 2022-05-13

Abstract

Aparato electrónico de limpieza y/o desinfección que comprende, al menos, un cuerpo; un motor eléctrico; medios de medición inercial (IMU) (1); conjunto cabezal de limpieza y/o desinfección; elementos de limpieza y/o desinfección; una unidad de memoria; y, una unidad de procesamiento de información. Caracterizado porque, al menos, los medios de medición inercial (IMU) están comprendidos en el conjunto cabezal de limpieza y/o desinfección del aparato electrónico de limpieza y/o desinfección y tienen, al menos, tres ejes coordenados; la unidad de procesamiento de información registra en la unidad de memoria, al menos, las aceleraciones angulares de dicho cabezal de limpieza; en los tres ejes coordenados y en sus respectivas velocidades angulares.

Description

DESCRIPCI N

APARATO ELECTRÓNICO DE LIMPIEZA Y/O DESINFECCIÓN CON MEDIOS DE

MEDICIÓN INERCIAL (IMU) Y MÉTODO PARA OPERARLO

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se encuentra en el campo técnico de los aparatos automáticos o semiautomáticos de limpieza y, más concretamente a los aparatos de aspiración vertical con medios de desplazamiento manual.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Actualmente, son ampliamente conocidos los aparatos de limpieza electrónicos, con medios de desplazamiento manual como aparatos de limpieza de superficies, y en cuyo cabezal y/o cuerpo contiene una cavidad en la que se aloja al menos un rodillo de limpieza giratorio o elemento similar, que normalmente ocupa todo el ancho del orificio de aspiración. Dicho rodillo es accionado por un motor DC.

Pertenece al estado de la técnica el documento JPH05192274A el cual se refiere a un cabezal de limpieza o conjunto de cabezal de limpieza que utiliza un rodillo motorizado, incluye una lámina de resistencia variable según la presión horizontal que detecta por el movimiento de una bola situada sobre ella. La anterior descripción corresponde a un sistema de control, que es utilizado para invertir la dirección de giro del cepillo.

Además, el cuerpo del aparato de limpieza electrónico con medios de desplazamiento manual cuenta con al menos un motor de succión, regulado por un botón accionado por el usuario o incluso en el estado de la técnica existen aparatos de limpieza electrónicos con medios de desplazamiento manual donde se regula la potencia de succión por al menos un sensor; por ejemplo: actualmente se emplean sensores lumínicos para la detección del polvo aspirado, o midiendo la corriente de demanda del motor que acciona el cabezal. Como es el caso de CN111134575A, donde se emplea una unidad de detección de polvo con al menos dos indicadores específicos que reflejan el estado del polvo, usando dicho estado para modificar la potencia o velocidad de rotación del motor de succión.

El estado de la técnica es capaz de modelar la potencia de succión del motor principal, pero lo hace, por ejemplo, a través de la señal de al menos un sensor detectando el nivel de suciedad una vez ésta ya está en el depósito, actuando ligeramente tarde, ninguno de los aparatos explicados anteriormente es capaz de interpretar los movimientos del usuario y actuar en consecuencia.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

Para superar los inconvenientes del estado de la técnica, la invención presenta una solución que comprende la adaptación automática de la potencia de succión de un aspirador vertical, así como el giro del al menos un cepillo de rodillo, a los movimientos realizados por el usuario; para ello, la presente invención comprende, al menos, un motor de succión de potencia variable; una batería con sistema de medida incorporado (BMS); un regulador de intensidad; una unidad de medición inercial (IMU); un cabezal de aspiración con cepillo, accionado por un motor eléctrico; un elemento electrónico de lectura de la intensidad del motor del cepillo y una placa controladora (PCB).

La solución propuesta consta de al menos una unidad de medición inercial, situada en el cabezal de aspiración del aparato, que es dirigido por el usuario. Dicha unidad de medición inercial con seis grados de libertad se dispone en una posición determinada dentro del cabezal que aloja al cepillo motorizado encargado de las labores de recogida de suciedad. La colocación de la IMU en dicho lugar permite registrar las aceleraciones de dicho cabezal en los tres ejes coordenados y sus respectivas velocidades angulares, lo que permite caracterizar con una alta precisión los movimientos y desplazamientos que el usuario realiza con el dispositivo de aspiración inalámbrica.

De esta manera, la invención propuesta permitiría ajustar los parámetros de funcionamiento del aspirador inalámbrico en función de las lecturas realizadas por la unidad de medición inercial. Estos parámetros que podrían verse modificados por la lectura de la IMU podrían ser, por ejemplo, la potencia eléctrica de entrada del motor de aspiración o la potencia de entrada del motor del cepillo para las tareas de recogida de residuos. En consecuencia, esta modificación de parámetros implicaría un aumento de la potencia de succión efectiva (aumentando tanto el caudal como la presión de aspiración) y/o de la velocidad angular del cepillo motorizado. Adicionalmente, en una aplicación que incluyese medios de fregado actuados electrónicamente, la lectura periódica de la IMU afectaría a su activación. Un esquema básico de la interacción de dichos elementos se muestra en la Figura 1.

La invención propuesta plantea el análisis continuo de la señal recibida desde la unidad de medición inercial por parte del microcontrolador general del dispositivo. Este análisis tiene como objetivo la interpretación de los movimientos del usuario durante el aspirado, tratando de anticipar su intención durante las tareas de limpieza y actuar en consecuencia modulando los parámetros de aspiración. A través de la IMU, el aparato registra los movimientos que se realizan con el aspirador, luego se puede reconocer y establecer, a partir de la repetitividad de algunos patrones, unos cambios en los parámetros de aspirado tales como potencia del motor de aspiración, potencia del motor del cepillo motorizado y/o regulación del caudal de los medios de fregado.

Estos patrones detectados por el sistema propuesto podrían consistir, por ejemplo, en una serie de aceleraciones continuas en el eje de avance longitudinal del aspirador. Dicha lectura de aceleraciones en el mismo eje y con cierta frecuencia, implicaría la incidencia del usuario en una zona que considera más sucia. Ante esta necesidad, el dispositivo aumentaría la potencia del motor de aspiración y modificaría la velocidad angular del cepillo para aumentar la tasa de recogida de partículas.

Adicionalmente, el dispositivo detendría su operación en caso de registrar una notable aceleración en el eje vertical, ya que el sistema asumiría que el aparato habría sido desplazado del suelo, y por tanto, el cepillo motorizado no estaría en un escenario típico de actuación. De esta manera, se dotaría al sistema de una medida preventiva de seguridad para el usuario y el entorno.

El sistema también incluye la posible modificación del sentido de giro del cepillo motorizado al registrar un movimiento prolongado en el sentido negativo del eje longitudinal. Esta modificación de la velocidad angular se realizaría para mejorar las tareas de recogida en circunstancias particulares, por ejemplo, la aspiración sobre una alfombra.

La presente invención contempla la posibilidad que los medios de fregado aumenten su caudal de liberación de líquido a medida que la velocidad de desplazamiento del cabezal se incremente. Dicha velocidad sería detectada por un aumento en la aceleración en el sentido positivo del eje longitudinal de la unidad de medición inercial contemplada en el invento. Cuando la medida registrada por la IMU sea en el sentido del eje longitudinal negativo, el sistema de dispensación de líquidos para los medios de fregado quedará detenido, pues debido a la posición del cepillo de aspiración por delante del sistema de fregado, la suciedad no sería aspirada y se realizaría una tarea de limpieza ineficiente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra un esquema básico de los componentes del sistema.

Figura 2.- Muestra una vista isométrica de la realización preferente de la invención. Figura 3.- Muestra una lectura de la señal de un IMU en el eje X.

Figura 4.- Muestra una lectura de la señal de un IMU en los ejes X e Y.

Figura 5.- Muestra una lectura de la señal de un IMU en el eje Z.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

En la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferentes, se hace referencia a los dibujos adjuntos que forman parte de esta memoria, y en los que se muestran, a modo de ilustración, realizaciones preferentes específicas en las que la invención puede llevarse a cabo. Estas realizaciones se describen con el suficiente detalle como para permitir que los expertos en la técnica lleven a cabo la invención, y se entiende que pueden utilizarse otras realizaciones y que pueden realizarse cambios lógicos estructurales, mecánicos, eléctricos y/o químicos sin apartarse del alcance de la invención. Para evitar detalles no necesarios para permitir a los expertos en la técnica llevar a cabo la descripción detallada no debe, por tanto, tomarse en un sentido limitativo.

En una realización preferente, se presenta un Aparato electrónico de limpieza y/o desinfección que comprende, al menos, un cuerpo, fabricado en plástico; un motor eléctrico, tipo brushless; medios de medición inercial (IMU) (1), que puede realizarse por un giroscopio y un acelerómetro; conjunto cabezal de limpieza y/o desinfección, compuesto por un rodillo de cepillo y un cabezal de aspiración fabricado en plástico; una unidad de memoria y una unidad de procesamiento de información; Caracterizado porque los medios de medición inercial (IMU) están comprendidos en el conjunto cabezal de limpieza y/o desinfección del Aparato electrónico de limpieza y/o desinfección y tienen, al menos, tres ejes coordenados. La unidad de procesamiento de información registra en la unidad de memoria, al menos, las aceleraciones angulares de dicho cabezal de limpieza; en los tres ejes coordenados y en sus respectivas velocidades angulares. La unidad de procesamiento de información, registra, memoriza y compara los movimientos realizados por el usuario, aprendiendo formas de comportamiento ante determinadas situaciones de limpieza y/o desinfección. La unidad de procesamiento de información interpreta los movimientos realizados, registrados en la unidad de memoria a través de los medios de medición inercial y el uso que el/la usuario/a haga del Aparato electrónico de limpieza y/o desinfección; y la unidad de procesamiento de información varía los parámetros funcionales del aparato aspirador, en función de las lecturas realizadas por el al menos medio de medición inercial;

En otra realización preferente, presentamos un método de operación del Aparato electrónico de limpieza y/o desinfección en función de la detección de movimiento angular a través de los medios de medición inercial (IMU):

- si el sistema detecta aceleraciones en el mismo eje longitudinal, con una velocidad media y/o medio-rápida y/o rápida, entonces el sistema interpreta que se está friccionando una zona con mayor suciedad, motivo por el cual aumenta la potencia del motor de aspiración y la velocidad angular del cepillo de rodillo;

- si el sistema detecta aceleraciones rápidas y/o muy rápidas en el eje vertical del aparato de limpieza, interpreta que ha dejado el contacto con la superficie y se detiene por seguridad;

- si el sistema detecta aceleraciones prolongadas en dirección y en sentido negativo del eje longitudinal; el sistema modificará el sentido del giro del cepillo de rodillo;

En una realización preferente, la invención presenta un aparato de limpieza electrónico con medios de desplazamiento manual que comprende al menos, un motor de succión de potencia variable, una batería con sistema de medida incorporado (BMS), un regulador de intensidad, un IMU (1), un cabezal de aspiración con cepillo (2) accionado por un motor eléctrico (3), un elemento electrónico de lectura de la intensidad del motor del cepillo, y una placa controladora (PCB) y, donde el signo de los datos depende de la orientación del sensor IMU, para las Ilustraciones de este documento, el sistema de referencia es el siguiente; eje X positivo en el sentido de avance del cabezal de aspiración; eje Y positivo cuando el cabezal se desplaza hacia la izquierda; mientras que el eje Z es positivo cuando el esfuerzo hace que el aspirador se levante del suelo.

En otra realización preferente, se proponen diferentes patrones registrados por un cabezal que comprende medios de medición inercial (IMU) (1), y cuyos ejes de referencia se sitúan como muestra la Figura 2, en la que, además, se muestra la posición de la unidad de medición inercial, el cepillo de recogida de suciedad (2) y el motor eléctrico (3) que lo acciona.

En otra realización preferente, un posible comportamiento esperable por parte del usuario sería la reiteración de pasadas sucesivas y con valores de aceleración similares al encontrar un cúmulo de suciedad que requiera de varias pasadas para limpiar dicha zona. El patrón sobre el que se debe actuar sería a partir de tres pasadas con aceleraciones de un valor similar y de manera consecutiva, tal y como se muestra en la Figura 3. Ante esta circunstancia, se aumentará la potencia de succión, por ejemplo, con un aumento del 30%, tratando de ayudar al usuario a limpiar la zona deseada en un menor tiempo y con mayor profundidad.

En otra realización preferente, tras la detección de una alfombra, lugar en el cual se deben hacer varias pasadas largas y lentas en movimiento de vaivén, una respuesta conveniente sería variar el sentido de giro del cepillo cuando el aspirador esté en la fase de retroceso, de este modo el cepillo peinará las hebras en diferentes direcciones mejorando el aspirado de la alfombra.

En otra realización preferente, cuando tras una aceleración positiva continuada en el tiempo se detecte una abrupta desaceleración, interpretable como un impacto con una esquina o pared, se aumenta la potencia de succión puntualmente, por ejemplo, un 50%, hasta que el aspirador vuelva a desplazarse en una dirección diferente a una paralela a los ejes X o Y, tal y como se observa en la Figura 4. Para mantener la potencia alta mientras nos desplazamos pegados a la pared, mejorando la aspiración de la esquina.

En otra realización preferente, al detectar la IMU (1) una aceleración positiva en el eje Z, como se muestra en la Figura 5. Esta lectura implicaría un desplazamiento normal a la superficie de desplazamiento del aspirador, en este caso el suelo. Ante esta circunstancia, el aspirador detendría el motor de succión y el motor (3) de accionamiento del rodillo de limpieza como medida de seguridad al no encontrarse en su entorno de funcionamiento.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Aparato electrónico de limpieza y/o desinfección que comprende, al menos, - un cuerpo;

- un motor eléctrico;

- medios de medición inercial (IMU) (1);

- conjunto cabezal de limpieza y/o desinfección;

- elementos de limpieza y/o desinfección;

- una unidad de memoria; y,

- una unidad de procesamiento de información;

Caracterizado porque, al menos;

- los medios de medición inercial (IMU) están comprendidos en el conjunto cabezal de limpieza y/o desinfección del Aparato electrónico de limpieza y/o desinfección y tienen, al menos, tres ejes coordenados.

- la unidad de procesamiento de información registra en la unidad de memoria, al menos, las aceleraciones angulares de dicho cabezal de limpieza; en los tres ejes coordenados y sus respectivas velocidades angulares;

- la unidad de procesamiento de información registra, memoriza y compara los movimientos realizados por el usuario, aprendiendo formas de comportamiento ante determinadas actuaciones durante las tareas de limpieza y/o desinfección. - la unidad de procesamiento de información interpreta los movimientos realizados, registrados en la unidad de memoria a través de los medios de medición inercial y el uso que el/la usuario/a haga del Aparato electrónico de limpieza y/o desinfección;

- la unidad de procesamiento de información varía los parámetros funcionales del aparato aspirador, en función de las lecturas realizadas por el al menos medio de medición inercial;

2. Método de operación del Aparato electrónico de limpieza y/o desinfección en función de la detección de movimiento angular a través de los medios de medición inercial (IMU):

- si el sistema detecta aceleraciones en el mismo eje longitudinal, con una velocidad media y/o medio-rápida y/o rápida, entonces interpreta que se está friccionando una zona con mayor suciedad y aumenta la potencia del al menos el motor que acciona y/o ejecuta los medios de limpieza;

- si el sistema detecta aceleraciones rápidas y/o muy rápidas en el eje vertical del aparato de limpieza, el sistema interpreta que el Aparato electrónico de limpieza y/o desinfección ha dejado el contacto con la superficie, el sistema interrumpe el suministro de energía y detiene el funcionamiento del Aparato como medida de seguridad;

- si el sistema detecta aceleraciones prolongadas en dirección y en sentido negativo del eje longitudinal; el sistema interpreta que se está limpiando y/o desinfectando un elemento textil, y el sistema modifica los parámetros funcionales de los medios de limpieza y/o desinfección.

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